Способ получения пленкообразующих растворов

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЛЕНКООБРАЗУЮЩИХ РАСТВОРОВ, включающий растворение в смеси органического растворителя и воды катализатора и соединений легирующих элементов и гид8Ц&Дг;лг:- .. ролиз тетраэтоксисилана, отличающийся тем, что, с целью получения pacTEiopa с уменьшенным временем созревания и увеличенньм сроком службы, в части органического растворителя и воды при ихобъемном соотношении от 1:4 до 4:1 растворяют катализатор, смешивают - с тетраэтоксисиланом и проводят его гидролиз , при этом отношение общего объема органического растворителя и воды к объему тетраэтоксисилана должно составлять от 1:3 до 2:1, затем в оставшейся части органического растворителя и воды растворяют соединения легирующих элементов и полученный раствор смешивают с раствором (Л гидролизованного тетраэтоксисилана.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

1 ЕСГВЬЛИН

„„SU„„0447

4(51 Н 01 L 21 225

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

RRYQAPCTBEHHblA НОМИтЕТ CCCP

ПО ДЕЛАМ ИЗОИ НТЕНИй И ОТНРЫТИй (21) 2984340/18-25 (22) 26,09 ° 80 (46) 15.02.85. Бюл. ll- 6 (72) Я.Д. Нисневич (71) Всесоюзный электротехнический институт им. В.И. Ленина (53) 621.382(088.8) (56) 1. Патент США И 3360156, кл. 117-201, опублик. 1972.

2. Заявка ФРГ Ф 2340111, кл. 12 j 17/37, опублик, 1972.(прототип). (54) (57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЛЕНКООБРАЗУЮКИХ РАСТВОРОВ, включающий растворение в смеси органического растворителя и воды катализатора и соединений легирующих элементов и гидролиз тетраэтоксисилана, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью получения раствора с уменьшенным временем созревания и увеличенньм сроком службы, в части органического растворителя и воды при их объемном соотношении от 1:4 до 4:1 растворяют катализатор, смешивают .с тетраэтоксисиланом и проводят его гидролиз, при этом отношение общего объема органического растворителя и воды к объему тетраэтоксисилана должно составлять от 1:3 до 2:1, затем в оставшейся части органического растворителя и воды растворяют соединения легирующих элементов и полученный раствор смешивают с раствором гидролизованного тетраэтоксисилана.

9044 76

Предлагаемое изобретение относится к диффузионной технологий изготовления полупроводниковых приборов.

Известен состав и способ приготовления растворов, по которому в абсолютном этиловом спирте отдельно рас° J творяют тетраэтоксисилан и соединения легирующих элементов, затем оба раствора смешивают и добавляют уксусную кислоту и катализатор. Так как во.10 да в растворе отсутствует, то он приобретает пленкообразующие свойства благодаря взаимодействию тетраэтоксисилана с уксусной кислотой ?13.

Недостатком этого раствора явля- 1S ется то, что он имеет большое время созревания: 1-2 суток. Кроме того способ может быть использован т<лько для приготовления раствора, в который легирующие элементы вводятся в виде 20 гидролизующихся соединений (эфиров, хлоридов и т.п.), хорошо растворяющихся в абсолютном этиловом спирте, и не пригоден для приготовления рас творов, содержащих соединения легиру-25 ющих элементов в виде гидратов солей, водных растворов кислот, а также других соединений, плохо растворяющихся в абсолютном спирте, т.е. для большинства соединений легирующих элемен- З0 тов.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является способ получения ленкообразующего раствора, включающий растворение в смеси орга- нического растворителя и воды катализатора и соединений легирующих элементов и гидролиз тетраэтоксисилана (2).

Недостаток способа заключается в том, что при приготовлении растворов с малой концентрацией примеси время созревания растворов велико и может достигать нескольких суток, а при приготовлении растворов с большой концен- 5 трацией примеси — резко уменьшается время жизни растворов, в отдельных случаях до нескольких часов.

Целью изобретения является получение раствора с уменьшенным временем 0 созревания и увеличенным сроком службы.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения пленкообразующих растворов, включаюшем раство- 55 рение в смеси органического растворителя и воды катализатора и соединений легирующих элементов и гидролиз тетраэтоксисилана, в част?? органического растворителя и воды «p?. их объемном соотношении от 1:4 до 4:1 растворяют катализатор смешивагот с тетраэтоксисиланом и проводят его гидролиз, при этом отношение обшего объема органического растворителя и воды к объему тетраэтоксисиляня дсггжно составлять 1:3 до 2:1, зятем в оставшейся части органического растворителя и воды растворяют соединения згегирующих элементов H пслученнь1й раствор смешивают с раствором -.идролизовя?!ного тетраэтоксисилана.

Необходимо отмстить, .-.с .".яиб-.злее оптимальное соотношение мегггГу ос,: ..омами воды и органичеcKoi » раствори-.е— 1: R MeKjIv cx1ec b}o ср? я нич еского растворителя с исГГай и тетраэтоксисиляня — 2:3, в этом случае гидролиз тетряэтсксисиляна можнс провести за 1-2 мин. Изменение объемногс соотношения между органическим растворителем и водой от 1:4 до 4:1, я между их смесью и тетраэтоксисилансм от

1:3 дс 2:1 может привести к некоторому увеличению времени гицрслиэя (.-я

10 мин) и сокращению срока службы раствора при увеличении coдержяния воды и уменьшении содержания органического растворителя. Однако уменьшение содержания воды менее чем 2 моля на 1 моль тетряэтсггс?1с?г?1-: на так же приводит к увеличениго времени гидрслиза. Поэтому при пригстсвзгении пс данному способу целесообразно, чтобы в составе раствора объемное содержание воды бьгггс ге больше 1/ 2 и не меньше 1/6 ст объема тетряэтсксг. -??J?àíà.

Причем соотношения оеьемсн воды и 0pганического растворителя должны учитывать возможное ссдержяни:- воды в органическом растворителе и примесях легируюших элементов. на пример содержание воды в этиловом спирте.

Если вся водя, входящая в состав раствора, будет использована для гидролиза тетраэтсксисилана, то соединения легирующих элементов paeòâoряются только в органическом раство— рителе. Если водя и органический растворитель будут полностью исполь— зованы для гидрслиза тетраэтоксисилана, а соединения легируюших эле ментов — для хагдкости, напримег, эфира, то последние могут быть непс904476

5,6

8,3 средственно растворимы в растворе гидролизованного тетраэтоксисилана.

В качестве катализатора для приготовления растворов по предлагаемому способу могут быть использованы азотная, хлористоводородная или . в отдельных случаях Ортофосфорная кислоты.

Срок службы растворов определяется по изменению их кинематической вязкости, измеряюшейся с помощью вискозиметра типа ВПК. 3а срок службы принимается время, в течение которого вязкость раствора увеличивается в 2 раза по сравнению с вязкостью, 5 соответствующей созреванию раствора, т.е. приобретению им пленкообразующих свойств.

П р и » е р 1. Состав раствора:

Этиловый спирт, смЗ 130 20

Вода, см 20

Азотнокислый алюминий, г

Борная кислота, г

Азотная кислота 25 концентрированная,см 0,4

Тетраэтоксисилан,см 38

По известному способу все компоненты последовательно растворяют в смеси спирта и воды. Время созревания О раствора 1,5 ч, срок службы 3 суток.

По предлагаемому способу в смеси из 7 с» воды и 7 см спирта раство— ряют катализатор, смешивают ее с

38 см тетраэтоксисилана. Затем переме35 шивают или встряхивают раствор до тех пор, пока он не станет прозрачным, при этом должен пройти гидролиз тетраэтоксисилана, о чем можно судить по нагреву раствора. Потом в 123 см 40 з спирта и 13 см> воды растворяют азотнокислый алюминий и борную кислоту и смешивают с охлажденным до комнатной температуры раствором гидролизованного тетраэтоксисилана.

После чего раствор можно сразу использовать, срок службы раствора

7 суток. о

Пример 2. Состав раствора,см

Этиловый спирт

Вода 6

Ортофосфорная кислота 70K-ная 6

Ъ

Тетраэтоксисилан 7

По известному способу в смеси спирта и воды растворяют ортофосфорную кислоту и тетраэтоксисилан. Время со- зревания раствора 30 мин, срок службы около 70 ч.

По предлагаемому способу в смеси из 1,5 мл спирта и 6 см3 воды растворяют 0,5 смз ортофосфорной кислоты (в качестве катализатора), смешивают ее с тетраэтоксисиланом и проводят гидролиз, как и в примере 1. Затем в 24,5 смз спирта растворяют оставшуюся ортофосфорную кислоту и растворы смешивают. Полученный раствор сразу пригоден к использованию и имеет срок службы около 6 суток.

Пример 3. Состав раствора,см

Этиловый спирт 12

Вода 3

Катализатор (азотная или хлористо-водородная кислота, к онц.) 0,5

Триметилфосфат 8

Тетраэтоксисилан 7,5

По известному способу в смеси спирта и воды последовательно растворяют катализатор, триметилфосфат и тетраэтоксисилан. Время созревания раствора

24 ч, срок службы около 7 суток. По данному способу в смеси из 12 смэ спирта и 3 см> воды последовательно растворяют катализатор и тдтраэтоксисилан и проводят -гидролиз аналогично, как в примере 1. Затем растворяют -триметилфосфат. Раствор сразу пригоден к употреблению и имеет срок службы около 15 суток.

Из приведечных примеров видно, что растворы, приготовленные по данному способу, сразу пригодны к угу>треблению и имеют срок службы.приблизительно в 2 раза больше, чем растворы такого же состава, но приготовленные по известному споаобу. Часть соединений .легирующих элементов может быть растворена в смеси органического растворителя и воды, предназначенных для гидролиза тетраатоксисилана.

ВНИИПИ Заказ 315/2 Тираж 679 9щцщ щр

Филиал ШШ "пат@ит", Г.УФГОрод, уя.Пр©ейчмаа, 4